空气中空心阴极不同放电模式下的发光特性

为了进一步揭示空心阴极放电中放电模式的转换机制,特别是空心阴极放电过程中自脉冲的形成机理,利用柱型空心阴极放电结构,在空气环境下研究了放电处于不同模式时的发光特性。测量得到了不同放电模式下的伏安特性曲线、放电发光图像、自脉冲阶段的脉冲波形等。实验结果表明随着放电电流的增加放电分为汤生放电模式、自脉冲放电模式、正常辉光放电模式和反常辉光放电模式。虽然所用电源为直流电源,但在自脉冲放电阶段电流和电压随时间呈周期性变化。实验结果表明在不同的放电模式下具有不同的发光特性。在由汤生放电转换为自脉冲放电模式和由自脉冲模式转换为正常辉光放电模式过程中,放电腔的径向中心处和轴向孔口附近均存在光强的突变。实验同时在200～700 nm范围内测量得到了不同电流时的发射光谱。结果表明发射光谱主要集中在330～450 nm,主要包括氮分子的第二正带系(C3Π_u→B3Π_g )和氮分子离子的第一负带系（B2Σ+_u→X2Σ+_g）。其中氮分子离子第一负带系具有较强的发射光谱。由于B2Σ+_u激发电位较高,因此该谱带较强发射光谱的存在表明空心阴极放电较其他放电形式更容易获得高激发态粒子和高能量电子。在650～700 nm附近存在一弱的发光谱带,主要为氮分子的第一正带发射谱（B3Π_g→A3Σ+_u）。在此基础上根据双原子光谱发射理论,结合氮分子第二正带系的三组顺序组带：Δν=-1,-2和-3,利用玻尔兹曼斜率法计算得到了不同放电模式下氮气的分子振动温度。结果表明在实验电流范围内分子振动温度在3 300 K左右,随着电流的增加而升高,并且在自脉冲消失时存在一突变迅速增强。由于电子能量、电子密度与分子振动温度密切相关,因此该结果也表明随着放电电流的增加电子平均能量和电子密度不断增加,当脉冲消失时,电子平均能量和电子密度出现跃变升高。最后,对空心阴极放电中自脉冲的形成机理进行了讨论,结果表明自脉冲放电源于放电模式的转换。     

空心阴极放电条纹特性的光谱诊断

利用发射光谱法,研究了圆柱型空心阴极放电条纹的特性.测量了条纹区的发射光谱,在此基础E计算得到r电子激发温度、相对电子密度和电子平均能量的空间分布特性.结果表明条纹区的光强、电子激发温度和电子密度均呈非等幅的周期性变化.与暗纹中心处相比,明纹中心具有较高的电子激发温度和较低的电子密度.由阴极向阳极,明纹中心处的电子激发温度幅值逐渐减小.此外,条纹区的电子激发温度随着电流的增加而增加.     

光学发射光谱法测量氩气微空心阴极放电中特性参数

针对微空心阴极放电(MHCD)装置,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系N2(B3ΠgA3u+)发射光谱的方法测量了MHCD中的气体温度,通过氩气中混有的少量氢气,分析Hβ谱线Stark加宽得到电子数密度。研究表明,MHCD在极小的体积和很高的功率密度下维持放电,致使发生了明显的气体加热现象,气体温度可高于700 K,并且随着放电室压强和放电电流呈有规律的变化,具有较好的可控性,电子数密度的量级为1014～1015cm-3。通过对不同条件下等离子体特性参数的诊断和分析,得到了其量级和变化规律,对MHCD的广泛研究和应用提供了重要的实验数据和技术支持。     

微空心阴极维持放电的实验研究

为在高气压下形成大体积均匀等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极,引入另一阳极而设计为微空心阴极维持放电(MCSD)的发生装置.实验研究了MCSD的产生放电条件,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系发射光谱的方法测量了MCSD中羽流区不同位置的气体温度.研究表明,当等离子体阴极电流增加到一个临...     

微空心阴极放电的流体模型模拟

采用流体模型研究了微空心阴极放电(MHCD)的特点，对放电中电场的形成，电子和离子的密度分布，电子能量分布进行了数值模拟.该计算是针对高气压，圆筒形阴极结构下的He放电.结果表明放电中存在空心阴极效应，从电子能量分布可以看出，放电中存在高能电子，放电空间的电场分布主要表现为径向电场.此外，通过改变气压，阴极孔径等参数计算出它们对放电的影响.分析表明减小孔径有利于负辉区更充分的重合.提高气压将缩短阴极位降区. 关键词： 微空心阴极放电 流体模型     

空心阴极放电中激光激发原子荧光法的应用

本文介绍了空心阴极放电中激光激发原子荧光法的应用,如观察原子的高分辨光谱,检测原子(离子)未定性谱线,测量原子跃迁的自发发射分支比,研究原子从低激发态向高激发态弛豫,共振跃迁的下能级集居数变化现象的研究以及测定激光波长。原子荧光法不是一种最新颖的技术,但是,随着激光技术和其他科学技术的发展,它的新用途不断增长。     

微空心阴极放电时空特性

为了揭示微空心阴极放电的放电机理,利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3104Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明,整个放电过程分为四个阶段,即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应,阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量,而负辉区径向电场很弱,电子平均能量较低,电子和离子密度峰值出现在负辉区,二者数值基本相等,而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。     

微空心阴极放电时空特性

为了揭示微空心阴极放电的放电机理,利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3×10~4Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明,整个放电过程分为四个阶段,即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应,阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量,而负辉区径向电场很弱,电子平均能量较低,电子和离子密度峰值出现在负辉区,二者数值基本相等,而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。     

Optogalvanic Effects in a Hollow Cathode Discharge at Irradiation with its Original Spectrum

An evaluation is made and some experiments are carried out which prove the possibility of optogalvanic effect appearing in experiments using hollow cathode discharge not only when one hollow cathode discharge is irradiated by another but also in the simplest possibly experimental scheme where only one hollow cathode discharge plays simultaneously the role of an emitter and an irradiator.     

Two Interfering Effects in Optogalvanic Detector Hollow Cathode Discharge

Two effects in optogalvanic detector—hollow cathode discharge are reported. They appear at light irradiation of the detector and interfere with its properties. First effect, connected with Penning process in Ar-Cd plasma, is used for identification of negative plasma resistance. The other effect is a light induced potential on the cathode.     

Non-Resonant Photoionization Optogal Vanic Effect in Hollow Cathode Glow Discharge

Abstract

This non-resonant optogalvanic effect caused by photoionization of the atoms lying at high excited levels is investigated in this work on the base of Neatoms in a hollow cathode glow discharge.     

Magnetic Field Enhancement of the Optogalvanic Signal in a Hollow Cathode Discharge

An optogalvanic signal enhancement was obtained in a magnetic field applied on a hollow cathode discharge-detector. In this magnetic field a mutual correlation was observed between optogalvanic signal behaviour, discharge current change and lower level population of the transition corresponding to the 632,8 nm laser irradiation spectral line.     

Application of Diode Lasers to Determine Excitation Temperature in Hollow Cathode Discharges by Optogalvanic Spectroscopy

The excitation temperatures of sputtered gadolinium and uranium atoms in an argon hollow cathode discharge have been determined by diode laser-excited optogalvanic spectroscopy. These results have been compared to those determined by conventional emission spectroscopy. It was found that the temperatures derived from each method do not differ very much, but the optogalvanic method revealed a better standard deviation uncertainty due to the good signal-to-background ratios and excellent spectral resolutions. Temperature variations with discharge currents ranging from 15 to 50 mA have been examined.     

Laser Optogalvanic Analysis of Nitrogen Layers in Hollow Cathode Glow Discharge

This experimental investigation shows that the replacement of the spectral line intensity by the optogalvanic and photoelectric optogalvanic signals improves the accuracy of the classical direct layer-by-layer analysis in a hollow cathode glow discharge and its possibilities, for example for layer thickness measurements in some cases.     

N2/Ti微空心阴极放电等离子体阴极溅射模拟

采用Monte Carlo方法模拟N2/Ti微空心阴极放电等离子体阴极溅射过程,其中,氮离子(N2+,N+)轰击阴极表面采用PIC/MC模型模拟.计算溅射钛原子的热化过程、钛原子的密度及其平均能量分布.结果表明,沿各方向溅射出的90%金属Ti原子所带的初始能量小于30 eV,其散射角主要分布在30°和60°之间;溅射Ti原子在离微空心阴极壁约0.04 mm处出现热化极大值.     

Optical Emission Spectroscopy of Carbon Clusters Produced in a Hollow Cathode Sputter Source

A hollow cathode sputter source is developed to trace the production of carbon clusters and study the influence of discharge current and argon gas pressure on cluster production using an optical emission spectroscopic technique. Optical emission spectra from the hollow cathode source reveal the production of the C₂ Swan band. The sputter source is optimized for the maximum carbon cluster yield. The vibrational temperature analysis of the C₂ cluster is carried out using the Boltzmann plot method. The dependence of vibrational temperature on argon gas pressure is discussed and the dominant method for C-C association in the glow discharge is suggested.     

部分单元素空心阴极灯的发射光谱研究

报道了13种元素的19支单元素空心阴极灯(HCL)的发射光谱。发现部分元素的空心阴极灯发射线与其他元素的共振线或非共振线存在谱线重叠现象。对产生这一现象的原因作了初步探讨。提出这些单元素灯在理论上可用于多个元素的测定,并且可用作多元素同时测定原子吸收分光光度计的光源。